Cảm ứng điện từ là gì? Được ứng dụng như thế nào trong đời sống?

Cảm ứng điện từ là nội dung quan trọng của phần điện học trong chương trình Vật Lý lớp 11. Vậy hiện tượng cảm ứng điện từ là gì và được ứng dụng trong đời sống như thế nào? Theo dõi những thông tin chia sẻ trong bài viết dưới đây của chúng tôi để hiểu rõ hơn nhé!

Dòng điện cảm ứng là gì?

Dòng điện cảm ứng là dòng điện Open trong mạch kín khi từ thông đi qua mạch biến thiên. Dòng điện này có chiều sao cho từ trường cảm ứng sẽ chống lại sự biến thiên của từ thông khởi đầu khi đi qua mạch kín. Điều này đã được nhà Vật Lý người Anh là Michael Faraday tò mò qua một điều tra và nghiên cứu được thực thi vào năm 1831 .
Dòng điện cảm ứng điện từ là gì?

Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì? 

Trong chương trình Vật Lý 11, hiện tượng cảm ứng điện từ được hiểu là hiện tượng hình thành một suất điện động ( hay chính là điện áp ) trên vật dẫn khi vật dẫn đó được đặt trong một từ trường biến thiên. Khi cho từ thông đi qua mạch kín biến thiên, trong mạch sẽ Open dòng điện cảm ứng. Còn hiện tượng xảy ra được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ .

Như vậy có thể thấy rằng cảm ứng điện từ chỉ có thể xảy ra trong khoảng thời gian từ thông đi qua mạch bị biến thiên. 

Định nghĩa về hiện tượng cảm ứng điện từ

Các thí nghiệm và định luật về hiện tượng cảm ứng điện từ 

Thí nghiệm và định luật Faraday

Thí nghiệm: Dùng một cuộn dây và mắc nối tiếp chúng với điện kế tạo thành mạch kín. Phía trên cuộn dây, ta đặt thanh nam châm với hai cực Bắc – Nam. Qua thí nghiệm trên, ta thu được kết quả sau: 

  • Nếu ta rút nam châm hút ra thì dòng điện cảm ứng sẽ có chiều ngược lại .
  • Nếu vận động và di chuyển nam châm hút càng nhanh thì cường độ dòng điện sẽ càng lớn .
  • Nếu ta giữ để thanh nam châm hút đứng yên so với ống dây thì dòng điện cảm ứng sẽ có giá trị bằng 0 .
  • Nếu ta sử dụng ống dây có dòng điện chạy qua sửa chữa thay thế cho thanh nam châm từ rồi triển khai theo đúng thí nghiệm thì vẫn thu được tác dụng tương tự như .

Sơ đồ thí nghiệm của Faraday
Từ hiệu quả trên, Faraday rút ra được Tóm lại như sau :

  • Từ thông chuyển dời qua mạch kín biến thiên chính là nguyên do tạo ra dòng điện cảm ứng ở trong mạch đó .
  • Dòng điện cảm ứng chỉ sống sót trong khoảng chừng thời hạn từ thông đi qua mạch kín bị biến thiên .
  • Cường độ của dòng điện cảm ứng tỉ lệ thuận với vận tốc biến thiên của từ thông .
  • Chiều dòng điện cảm ứng sẽ nhờ vào vào sự tăng hoặc giảm của từ thông khi được gửi qua mạch .

Từ đó, ta có định luật Faraday như sau: “Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín,nó tỉ lệ với độ biến thiên từ thông qua mạch và tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian của sự biến thiên ấy (tức là tỉ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông)”

Định luật Lenz

Cùng với Faraday, Heinrich Lenz cũng nghiên cứu và tìm ra cách xác định chiều của dòng điện cảm ứng với định luật như sau: “Dòng điện cảm ứng có chiều cao sao cho từ trường có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.”

Gọi là dòng điện cảm ứng, ta hoàn toàn có thể màn biểu diễn chúng qua biểu thức sau :

φ= – B = – L.I

Điều này có nghĩa là khi từ thông đi qua mạch tăng lên thì từ trường cảm ứng sinh ra sẽ có tính năng chống lại sự ngày càng tăng của từ thông. Tức là từ trường cảm ứng sẽ có chiều ngược với chiều của từ trường ngoài. Nếu từ thông đi qua mạch giảm thì từ trường cảm ứng sẽ có công dụng chống lại sự giảm đó của từ thông và từ trường cảm ứng sẽ cùng chiều với từ trường ngoài .

Định luật cơ bản về hiện tượng cảm ứng điện từ

Định luật: “Suất điện động cảm ứng luôn luôn bằng về trị số, nhưng trái dấu với tốc độ biến thiên của từ thông gửi qua diện tích của mạch điện.” Suất điện động cảm ứng do hiện tượng cảm ứng điện từ sinh ra. 

Để tìm hiểu thức suất điện động cảm ứng, ta sẽ dịch chuyển một dây dẫn kín vào trong từ trường để từ thông đi qua vòng dây thay đổi. Khi đó, giá trị công của lực tác dụng lên dòng điện cảm ứng đó được xác định theo công thức: 

dA= Ic . dφm

Khi đó, công của lực tính năng lên dòng điện cảm ứng gọi là công cản và có giá trị được xác lập như sau :

dA’ = –Ic . dφm

Công dA’ sẽ chuyển thành năng lượng của dòng cảm ứng và có giá trị được xác định như sau: 

ξc. Ic. dt= – I. dφm

Vậy biểu thức suất điện động phải tìm sẽ là :


Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ

Cảm ứng điện từ là một hiện tượng quan trọng trong Vật Lý và được ứng dụng rất phong phú trong nhiều ngành nghề khác nhau như y tế, công nghiệp, …. Dưới đây là một số ít ứng dụng có ích của hiện tượng cảm ứng điện từ trong cuộc sống :

Làm thiết bị gia dụng

Cảm ứng điện từ được ứng dụng làm nhiều thiết bị gia dụng như :

  • Bếp từ :Bếp từ là ví dụ nổi bật được ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ. Trong nhà bếp từ có một cuộn dây đồng được đặt dưới vật tư cách nhiệt và dòng điện sẽ được truyền thông qua cuộn dây này .

  • Đèn huỳnh quang :Chấn lưu của đèn huỳnh quang được sản xuất dựa trên nguyên tắc của hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi bật, một dòng điện cao áp được tạo ra trên 2 đầu đèn và phóng điện qua đèn. Dòng điện khi qua đèn sẽ tạo thành ion ảnh hưởng tác động lên bột huỳnh quang và từ đó đèn sẽ phát sáng .

  • Quạt điện và những mạng lưới hệ thống làm mátcũng hoạt động giải trí dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ, …

Bếp từ được sản xuất dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

Ứng dụng trong công nghiệp

Không chỉ được ứng dụng trong hoạt động giải trí sản xuất những thiết bị gia dụng, cảm ứng điện từ còn được ứng dụng trong nghành công nghiệp với những thiết bị như :

  • Máy phát điện :Năng lượng cơ học được máy phát điện sử dụng để tạo ra điện. “ Trái tim ” của máy phát điện có thực chất là một cuộn dây dẫn trong từ trường. Nguyên lý hoạt động giải trí của chúng là cuộn dây dẫn được quay trong từ trường với một vận tốc không đổi khác sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều. Thay vì sử dụng một cuộn dây quay trong từ trường không đổi, người ta đã ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ bằng cách để cuộn dây đứng yên và quay nam châm hút xung quanh cuộn dây dẫn đó .

  • Tàu đệm từ:

    Về thực chất, tàu đệm từ sử dụng một nam châm hút điện cực mạnh để ngày càng tăng vận tốc. Hiện nay, ở Nhật Bản, nhiều đoàn tàu được ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ được kiến thiết xây dựng với vận tốc vô cùng lớn, thậm chí còn hoàn toàn có thể lên đến hơn 500 km / h .

Hình ảnh tàu đệm từ của Nhật Bản

Ứng dụng trong lĩnh vực y học

Trong y học, điện từ trường đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong những thiết bị y học tiên tiến và phát triển như chụp cộng hưởng từ, cấy ghép hay điều trị tăng thân nhiệt cho những bệnh nhân bị ung thư, …
Trên đây là thông tin giải đáp vướng mắc hiện tượng cảm ứng điện từ là gì và những ứng dụng của chúng trong thời sống. Hy vọng qua những san sẻ trên sẽ mang đến nhiều kỹ năng và kiến thức hữu dụng cho bạn đọc .

5/5 - (1 vote)
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments